JP2014233876A - 液体噴射ヘッド及び液体噴射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】吐出溝の液体の実際の圧力変化を検出する液体吐出ヘッドを提供する。【解決手段】液体噴射ヘッド１は、液体が充填される吐出溝３ａ〜３ｆと、吐出溝３ａに隣接し、吐出溝３ａに充填される液体の圧力を検出する圧力検出溝５と、圧力検出溝５の対向する側面に設置される圧力検出電極６と、を有する圧電プレート２を備える。圧力検出電極６ａ、６ｂに検出信号を与えて隣接する吐出溝３ａに充填される液体の圧力情報を取得する。【選択図】図１

Description

本発明は、圧力検出溝を備える液体噴射ヘッド及びこれを用いた液体噴射装置に関する。

近年、記録紙等にインク滴を吐出して文字や図形を記録する、或いは素子基板の表面に液体材料を吐出して機能性薄膜を形成するインクジェット方式の液体噴射ヘッドが利用されている。この方式は、インクや液体材料などの液体を液体タンクから供給管を介してヘッド部に形成される多数のチャンネルに導き、チャンネルに充填される液体に圧力を印加してチャンネルに連通するノズルから液体を吐出する。液体の吐出の際には、液体噴射ヘッドや被記録媒体を移動させて文字や図形を記録する、或いは所定形状の機能性薄膜を形成する。

チャンネルに連通するノズルから液滴として吐出させるためにヘッド内の液体圧力を制御する必要がある。チャンネル内の液体圧力が高すぎるとメニスカスが破壊してノズル開口から液体が流れ出てしまう。チャンネル内の液体圧力が大きく負圧になると、メニスカスが引き込まれて液滴として吐出できなくなる。そのため、チャンネル内の液体圧力は所定の範囲内に制御する必要がある。通常時は、メニスカスがチャンネル内に引き込まれて凹形状になるような圧力レベルとする。メニスカスの制御は、ノズルの高さに対して液体タンクの液面の高さを制御する方法や、液体の流路に圧力検出器を設置して液体圧力を検出し、検出結果を送液用の加圧ポンプにフィードバックして制御する方法がある。

特許文献１には圧力検出器が設置される液体噴射ヘッドが記載されている。圧力検出器はインク等の液体が供給される供給部と液滴を吐出する吐出部との間の流路に設置される。具値的には、吐出部の近傍に液体の圧力変動を緩和させる圧力緩衝器が設置され、この圧力緩衝器に圧力検出器が設置される。ヘッド部には液滴を吐出するための多数のアクチュエータが設置される。各アクチュエータはノズル抜け等の不良の無い状態で使用する必要がある。特許文献１では、ヘッド部の各アクチュエータに液体を充填した後にヘッド部に対する液体の供給を遮断し、次に、各アクチュエータを実際に駆動し液滴を吐出させる。そして、アクチュエータの動作前後の液体の圧力変動を検出することにより、不良アクチュエータの有無を判定する。また、圧力検出器は、不良アクチュエータを検出することの他に、ヘッド部に充填される液体の圧力情報に基づいてヘッド部に供給する液体の圧力制御を行うことが記載されている。

特許文献２には、液体噴射ヘッドの圧力室として機能させるインク流路（チャンネル）に気泡が混入していないかどうかを検査する方法が記載されている。インク流路の両側壁は圧電体からなり、一方側の側壁をピエゾ効果により変形させて液体に圧力波を生成し、他方側の側壁はその圧力波により変形して圧電効果により電圧が発生する。しかし、インク流路内に気泡が混入すると、液体に生成された圧力波が気泡により吸収されて、他方側の側壁を変形させる変形量が小さくなる。そのため、インク流路内に気泡が混入すると圧電効果による電圧も小さくなる。この電圧を信号処理手段により検出してインク流路内に気泡が混入していないかどうかを検査する。

特許文献３には、チャンネルに形成した電極を利用して、充填される液体の適否を判定することが記載される。各チャンネルには駆動用の電極が形成され、この電極を利用して異なるチャンネル間に流れる電流を検出し、誤って導電性の高い液体が充填されるのを防止する。導電性の高い液体が充填されると過電流が流れて液体噴射ヘッドが破損するためである。

特開２０１３−１０２１０号公報 特開２００２−３４７２４２号公報 特開２００４−２４３６６４号公報

ノズル近傍の液体の圧力は、ノズル開口に対する液体タンクの位置によって制御してもよいが、インクタンクの位置が制約を受けて設計の自由度が低下する。そこで、ノズル近傍の液体圧力を検出し、その検出結果を液体ポンプにフィードバックして制御すれば、液体タンクの設置位置や流路抵抗による圧力損失等の影響を除去することができる。特許文献１の液体噴射ヘッドでは、圧力緩衝器に液体圧力を検出する圧力検出器を設けることが記載される。しかし、圧力緩衝器は液滴を吐出する吐出部からは離れており、ノズル内又はノズル近傍の液体圧力を検出することにはならない。また、特許文献２や特許文献３では、チャンネルを構成する側壁に形成した電極を利用してチャンネル内の液体の気泡や液体の抵抗を検出することが記載されているが、チャンネル内の液体の圧力を検出することについては記載されていない。

本発明の液体噴射ヘッドは、液体が充填される吐出溝と、前記吐出溝に隣接し、前記吐出溝に充填される液体の圧力を検出する圧力検出溝と、前記圧力検出溝の対向する側面に設置される圧力検出電極と、を有する圧電プレートを備えることとした。

また、前記圧力検出電極に検出信号を与えて前記吐出溝に充填される液体の圧力情報を取得する圧力検出部を更に備えることとした。

また、前記吐出溝は前記圧電プレートの基準方向に複数配列し、前記圧力検出溝は、基準方向の両端部に位置する前記吐出溝に隣接して複数設置されることとした。

また、前記吐出溝は前記圧電プレートの基準方向に複数配列し、前記圧力検出溝は、基準方向に配列する前記吐出溝の間に設置されることとした。

また、前記圧電プレートは、基準方向に前記吐出溝と交互に配列し、液体が充填されないダミー溝を有し、いずれかの前記ダミー溝を前記圧力検出溝として機能させる切替手段を備えることとした。

また、前記圧電プレートは、前記吐出溝の対向する側面に設置されるコモン電極と、前記ダミー溝の対向する側面に設置されるアクティブ電極とを有し、前記コモン電極と前記アクティブ電極の間に駆動信号を供給する駆動部を更に含み、前記切替手段は、いずれかの前記ダミー溝の前記アクティブ電極と前記駆動部との電気的接続を前記アクティブ電極と前記圧力検出部との電気的接続に切替え、前記アクティブ電極を前記圧力検出電極として機能させることとした。

また、前記圧力検出溝は大気と連通することとした。

本発明の液体噴射装置は、上記の液体噴射ヘッドと、前記液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させる移動機構と、前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備えることとした。

本発明による液体噴射ヘッドは、液体が充填される吐出溝と、吐出溝に隣接し、吐出溝に充填される液体の圧力を検出する圧力検出溝と、圧力検出溝の対向する側面に設置される圧力検出電極と、を有する圧電プレートを備える。これにより、吐出溝を形成する工程と同じ工程で形成可能な圧力検出溝を吐出溝に隣接して設置し、吐出溝の液体の実際の圧力変化を検出することができる。

本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッドの構成図である。 本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドを説明するための図である。 本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッドの圧電プレートの一例を表す部分斜視図である。 本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッドの圧電プレートの模式的な斜視図である。 本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッドの構成図である。 本発明の第五実施形態に係る液体噴射装置の模式的な斜視図である。

（第一実施形態）
図１は本発明の第一実施形態に係る液体噴射ヘッド１の構成図である。図１に示すように、液体噴射ヘッド１は、液体が充填される吐出溝３ａ〜３ｆと、吐出溝３ａに隣接し、吐出溝３ａに充填される液体の圧力を検出する圧力検出溝５と、圧力検出溝５の対向する側面に設置される圧力検出電極６ａ、６ｂとを有する圧電プレート２を備える。圧力検出電極６ａ、６ｂに検出信号が与えられて、隣接する吐出溝３ａに充填される液体の圧力情報が生成される。

具体的に説明する。圧電プレート２は、複数の吐出溝３ａ〜３ｆと、吐出溝３ａに隣接する圧力検出溝５と、複数の吐出溝３ａ〜３ｆを分離する側壁Ｗ（Ｗａ〜Ｗｅ）及び吐出溝３ａと圧力検出溝５を分離する側壁Ｗｏを有する。側壁Ｗは、例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）セラミックスの圧電体からなる。各吐出溝３ａ〜３ｆはそれぞれ液滴を吐出するノズルＮに連通する。各吐出溝３ａ〜３ｆの両側面に駆動電極９を備え、各駆動電極９は駆動信号を入力するための端子Ｔ（Ｔａ〜Ｔｆ）にそれぞれ電気的に接続する。圧力検出溝５の対向する側面には圧力検出電極６ａ、６ｂが設置され、端子Ｔｘ、Ｔｙを介して図示しない圧力検出部に電気的に接続される。各吐出溝３ａ〜３ｆは図示しない液体供給室と連通し、この液体供給室から液体が供給される。従って、各吐出溝３ａ〜３ｆに充填される液体は液体供給室を介して連通する。

なお、圧力検出溝５の両側面に設置される圧力検出電極６ａ、６ｂは、圧力検出溝５の深さの略１／２の深さまで形成されるが、これに代えて、圧力検出溝５の両側面の上端から下端まで形成してもよい。各吐出溝３ａ〜３ｆの両側面に設置される駆動電極９は、各側壁Ｗａ〜Ｗｅの分極が上方又は下方の一方向に向く場合は図１に示すように各吐出溝３ａ〜３ｆの深さの略１／２の深さまで形成され、各側壁Ｗａ〜Ｗｅの分極が溝の１／２の深さを中心に反対側を向く場合には両側面の上端から下端まで形成される。

圧力検出溝５は、大気に連通し、内部は大気圧となる。吐出溝３ａの液体の圧力が大気圧よりも大きくなると、側壁Ｗｏは破線で示すように圧力検出溝５側に変形する。すると、圧力検出電極６ａと圧力検出電極６ｂの間隔が狭くなって、圧力検出電極６ａと６ｂがなす容量Ｃは増加する。吐出溝３ａの液体の圧力が大気圧よりも低下すると、側壁Ｗｏは一点鎖線で示すように吐出溝３ａ側に変形する。すると、圧力検出電極６ａと圧力検出電極６ｂの間隔が広くなって、圧力検出電極６ａと６ｂがなす容量は減少する。図示しない圧力検出部は、端子Ｔｘ、Ｔｙを介して圧力検出電極６ａ、６ｂの間の容量変化を検出することにより、圧力検出溝５に隣接する吐出溝３ａの液体の圧力情報を取得することができる。

次に、本実施形態におけるノズルＮからの液滴の吐出方法を説明する。まず、図示しない圧力検出部が検出した圧力情報に基づいて、図示しない制御部は、各吐出溝３ａ〜３ｆの液体圧力を所定圧に設定する。具体的には、図示しない液体タンクから各吐出溝３ａ〜３ｆに送液する図示しない液体ポンプの送液量を制御して行う。なお、液体圧力の設定は液体ポンプに限らず他の方法で行ってもよい。次に、端子Ｔａと端子Ｔｂとの間、及び端子Ｔｃと端子Ｔｂとの間に駆動信号を供給し、側壁Ｗａと側壁Ｗｂを変形させて吐出溝３ｂの容積を変化させてノズルＮから液滴を吐出する。より具体的には、吐出溝３ｂの容積を拡大させて図示しない液体供給室から液体を引き込み、次に吐出溝３ｂの容積を縮小させてノズルＮから液滴を吐出する。

本実施形態においては、圧力検出溝５が吐出溝３ａに隣接するので、図示しない液体ポンプと吐出溝３の間の流路の液体圧力を検出するよりも、ノズルＮ近傍の実際の液体圧力を検出することができる。そのため、ノズルＮ近傍の実際の液体圧力に基づいて高精度にフィードバック制御することができる。また、吐出溝３と同様の溝で同様の電極を圧力検出溝５や圧力検出電極６として利用することができるので、製造工程数を減少させ、新たな部品を要することなく圧力検出素子を構成することができる。

なお、本第一実施形態においては、側壁Ｗｏを薄く形成すれば圧力検出感度が向上する。また、圧力検出溝５の溝幅を狭く、また、圧力検出電極６ａと６ｂの対向面積を広く形成すれば容量Ｃが大きくなり、共振電圧の振幅が増大して圧力検出感度が向上する。

（第二実施形態）
図２は本発明の第二実施形態に係る液体噴射ヘッド１を説明するための図である。図２（ａ）は液体噴射ヘッド１の構成図であり、図２（ｂ）は、圧力検出部７の回路構成を表す。第一実施形態と異なる点は、液体噴射ヘッド１が圧力検出部７を備える点であり、その他の構成は第一実施形態と同様である。以下、第一実施形態と同一の構成については説明を省略する。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

図２（ａ）に示すように、液体噴射ヘッド１は、圧電プレート２と圧力検出部７とを備える。圧電プレート２は、液体が充填される吐出溝３ａ〜３ｆと、吐出溝３ａに隣接し、吐出溝３ａに充填される液体の圧力を検出する圧力検出溝５と、圧力検出溝５の対向する側面に設置される圧力検出電極６ａ、６ｂとを有する。圧力検出部７は、端子Ｔｘ、Ｔｙを介して圧力検出電極６ａ、６ｂに電気的に接続し、圧力検出電極６ａ、６ｂに検出信号を与えて隣接する吐出溝３ａに充填される液体の圧力情報を取得する。

図２（ｂ）に示すように、圧力検出部７は抵抗ＲとコイルＬと容量Ｃが直列接続する共振回路を構成する。容量Ｃは圧力検出溝５の両側面に設置した圧力検出電極６ａと６ｂにより構成される。コイルＬと容量Ｃとの間にパルス発生器１１を挿入する。パルス発生器１１の周波数やコイルＬのインダクタンスは容量Ｃが変化したときに共振する値を選ぶ。電圧検出回路１０により抵抗Ｒの両端電圧の変化を検出して側壁Ｗｏの変形に基づく容量変化を検出する。なお、容量変化と隣接する吐出溝３ａの液体圧力との関係は予め求めておけばよい。

次に、本実施形態におけるノズルＮからの液滴の吐出方法を説明する。まず、図示しない制御部は、圧力検出部７が検出した圧力情報に基づいて、各吐出溝３ａ〜３ｆの液体圧力を所定圧に設定する。具体的には、図示しない液体タンクから各吐出溝３ａ〜３ｆに送液する図示しない液体ポンプの送液量を制御して行う。次に、端子Ｔａと端子Ｔｂとの間、及び端子Ｔｃと端子Ｔｄとの間に駆動信号を供給し、側壁Ｗａと側壁Ｗｂを変形させて吐出溝３ｂの容積を変化させてノズルＮから液滴を吐出する。より具体的には、吐出溝３ｂの容積を拡大させて図示しない液体供給室から液体を引き込み、次に吐出溝３ｂの容積を縮小させてノズルＮから液滴を吐出する。

図３は、本発明の第一又は第二実施形態に係る液体噴射ヘッド１の圧電プレート２の一例を表す部分斜視図である。図３では圧電プレート２の他にノズルプレート１２及びカバープレート１３を示す。圧電プレート２は、その表面には基準方向Ｋに配列する細長い吐出溝３と、吐出溝３の配列の端部に吐出溝３と並列に圧力検出溝５を有する。吐出溝３は、一方側が圧電プレート２の側面に開口し、他方側が圧電プレート２の表面で終端する。圧力検出溝５は、一方側及び他方側が圧電プレート２の側面に開口する。吐出溝３及び圧力検出溝５は深さが略２５０μｍ〜４００μｍであり、各溝の溝幅及び各溝を分離する側壁Ｗの厚さは４０μｍ〜１００μｍであり、長さが１ｍｍ〜数ｍｍである。圧力検出溝５と吐出溝３ａとの間の側壁Ｗｏの厚さは１０μｍ〜１００μｍである。

カバープレート１３は、圧電プレート２の吐出溝３及び圧力検出溝５の上部開口を塞ぐように圧電プレート２の表面に接合される。カバープレート１３は液体供給室１４を備える。液体供給室１４は、圧力検出溝５に連通せず、複数の吐出溝３とは溝の他方側において連通する。ノズルプレート１２は、圧電プレート２の各吐出溝３が開口する側面に接合される。ノズルプレート１２は各吐出溝３に連通するノズルＮを備える。図３に示すように、吐出溝３はノズルプレート１２側の一方側がストレートな形状を有し、ノズルプレート１２側とは反対側の他方側が傾斜面を有する。各吐出溝３は、外周に研削砥粒を埋め込んだ円盤状のダイシングブレードにより研削して形成される。そのため、ダイシングブレードの外形形状が転写される。一方、圧力検出溝５はストレートに形成され、大気に連通し大気圧となる。なお、圧力検出溝５を吐出溝３と同じ形状に形成し、ノズルプレート１２に圧力検出溝５と連通するノズルＮを設けて大気と連通させてもよい。

圧電プレート２はＰＺＴセラミックスを使用することができる。カバープレート１３は、圧電プレート２と同程度の熱膨張係数を有するセラミックスや圧電プレート２と同じＰＺＴセラミックスを使用することができる。圧電プレート２は、全部が圧電体である必要はなく、側壁Ｗのみを圧電体材料を使用し、側壁Ｗの下部に絶縁体材料を使用することができる。ノズルプレート１２はポリイミド膜を使用することができる。

吐出溝３は両側面に駆動電極９を備え、駆動電極９は圧電プレート２の表面に形成される端子Ｔに電気的に接続する。圧力検出溝５は両側面に電気的に分離される圧力検出電極６を備え、ノズルプレート１２側とは反対側の圧電プレート２の表面に形成される端子Ｔｘ、Ｔｙにそれぞれ電気的に接続する。駆動電極９、圧力検出溝５及び端子Ｔ、Ｔｘ、Ｔｙの各電極は、アルミニウムなどの導電材料を斜め蒸着法により堆積させ、溝の深さの略１／２まで形成する。

液体は、液体供給室１４から各吐出溝３に流入する。各吐出溝３は液体供給室１４を介して連通するので液体圧力が等しい。吐出溝３ａの液体の圧力に応じて側壁Ｗｏは圧力検出溝５側やこれとは反対側に変形する。そのため、圧力検出電極６ａと６ｂ間の間隔が狭くなり又は広くなって容量Ｃが変化する。これを図示しない圧力検出部７により検出して液体の圧力情報を取得する。圧力検出溝５は吐出溝３ａに隣接するので図示しない液体タンクから液体供給室１４までの流路抵抗の影響を受けることなく、実際に吐出される液体の圧力情報を取得することができる。

（第三実施形態）
図４は、本発明の第三実施形態に係る液体噴射ヘッド１の圧電プレート２の模式的な斜視図である。図３と異なる部分は、２つの圧力検出溝５ａ、５ｂを吐出溝３が配列する基準方向Ｋの両端部に設置した点であり、その他の構成は第二実施形態の図３に示す圧電プレート２と同様である。従って、以下、図３と異なる構成について説明し、同一の構成は説明を省略する。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

図４に示すように、吐出溝３は圧電プレート２の基準方向Ｋに複数配列し、圧力検出溝５ａ、５ｂは、基準方向Ｋの両端部に位置する吐出溝３に隣接して複数設置される。圧力検出溝５ａ、５ｂの両側面にはそれぞれ圧力検出電極６が形成され、ノズルプレート１２側とは反対側の圧電プレート２の表面には圧力検出溝５ａの側面の圧力検出電極６に電気的に接続する端子Ｔｘ，Ｔｙの他に、圧力検出溝５ｂの側面の圧力検出電極６に電気的に接続する端子Ｔｖ、Ｔｗが形成される。これにより、圧力検出溝５の長さが２倍となり、圧力検出電極６の電極面積が増加して検出感度が向上する。なお、圧電プレート２の表面に液体供給室１４が接合され、ノズルプレート１２が圧電プレート２及びカバープレート１３の側面に接合されることは、図３に示す構成と同様である。

（第四実施形態）
図５は本発明の第四実施形態に係る液体噴射ヘッド１の構成図である。同一の部分又は同一の機能を有する部分には同一の符号を付している。

図５に示すように、液体噴射ヘッド１は、圧電プレート２と圧力検出部７と駆動部８とを備える。圧電プレート２は、液体が充填される吐出溝３ａ〜３ｄと、基準方向Ｋに吐出溝３と交互に配列し、液体が充填されないダミー溝４ａ〜４ｄと、ダミー溝４ａを圧力検出溝として機能させる切替手段１６とを備える。更に、圧電プレート２は、吐出溝３ａ〜３ｄのそれぞれの対向する側面に設置されるコモン電極１７と、ダミー溝４ａ〜４ｄのそれぞれの対向する側面に設置されるアクティブ電極１８とを有する。駆動部８は、コモン電極１７とアクティブ電極１８の間に駆動信号を供給する。より具体的には、コモン電極１７を一定電位に固定し、アクティブ電極１８に駆動電圧を与える。切替手段１６は、いずれかのダミー溝４（図５ではダミー溝４ａ）のアクティブ電極１８と駆動部８との電気的接続をアクティブ電極１８と圧力検出部７との電気的接続に切替え、アクティブ電極１８を圧力検出電極として機能させる。このように、切替手段１６は、ダミー溝４ａを圧力検出溝に切替え、アクティブ電極１８を圧力検出電極に切替える。

具体的に説明する。圧電プレート２は、吐出溝３ａ〜３ｄとダミー溝４ａ〜４ｄが基準方向Ｋに交互に配列する。各吐出溝３ａ〜３ｄには図示しないカバープレートの液体供給室から吐出用の液体が充填される。各ダミー溝４ａ〜４ｄは、液体供給室には連通しないので液体が充填されず、大気に連通して大気圧となっている。各吐出溝３ａ〜３ｄは図示しないノズルプレートのノズルＮに連通する。各吐出溝３とダミー溝４との間の側壁は圧電体材料から構成される。圧電プレート２と圧力検出部７及び駆動部８との間は図示しないフレキシブル基板に設けた配線電極により電気的に接続され、切替手段１６、圧力検出部７及び駆動部８は図示しない回路基板に設置される。切替手段１６は図示しない制御部により切り替え可能に構成される。

制御部は切替手段１６の２つのスイッチを切替えてアクティブ電極１８と駆動部８とを電気的に接続する。駆動部８は、例えば吐出溝３ｂのコモン電極１７とダミー溝４ａ及びダミー溝４ｂの吐出溝３ｂ側の側面に形成されるアクティブ電極１８との間に駆動信号を供給する。すると、吐出溝３ｂとダミー溝４ａとの間の側壁と吐出溝３ｂとダミー溝４ｂとの間の側壁が変形して吐出溝３ｂの容積を変化させ、ノズルＮから液滴を吐出する。

次に、図示しない制御部は切替手段１６の２つのスイッチを切替えてアクティブ電極１８と圧力検出部７とを電気的に接続する。圧力検出部７は、ダミー溝４ａの対向するアクティブ電極１８の容量変化から吐出溝３ａ、３ｂとダミー溝４ａの間の２つの側壁の変形を検出し、吐出溝３ａ、３ｂに充填される液体の圧力情報を取得する。ダミー溝４ａが１つの吐出溝３に隣接する場合には、ダミー溝４を構成する１つの側壁が液体の圧力に応じて変形する。この場合、切替手段１６は１つのスイッチでよい。圧力検出溝として機能させるダミー溝４は、基準方向Ｋに配列する各溝の両端部に位置するダミー溝４を利用すれば切替手段１６の設置が容易となる。

なお、切替手段１６をダミー溝４と駆動部８との間の途中の配線に複数設けておけば、対向するアクティブ電極１８間の容量と変形する側壁の面積を増加させることができる。また、ダミー溝４の溝幅は吐出溝３よりも狭く形成して検出感度を向上させてもよい。また、コモン電極１７やアクティブ電極１８は第一又は第二実施形態と同様に各溝を仕切る側壁の分極状態に応じて各溝の上端から下端まで形成してもよい。圧力検出部７は、第二実施形態の図２（ｂ）に示す回路を適用することができる。

このように、本実施形態ではダミー溝４を圧力検出溝として利用するので圧力検出素子を新たに設置することなく、切替手段１６と圧力検出部７を設けるのみでノズルＮ近傍の実際の液体圧力を検出することができる。

なお、図５に示す液体噴射ヘッド１の構成から理解できるように、圧力検出溝として機能させるダミー溝４は基準方向Ｋに配列する吐出溝３の間に設置されるが、基準方向Ｋの両端部に位置するダミー溝４を圧力検出溝として利用してもよい。これと同様に、第一又は第二実施形態において、基準方向Ｋの端部に位置する吐出溝３に隣接して圧力検出溝５を設置することに代えて、基準方向Ｋに配列する吐出溝３の間に圧力検出溝５を設置してもよい。

（第五実施形態）
図６は本発明の第五実施形態に係る液体噴射装置３０の模式的な斜視図である。液体噴射装置３０は、液体噴射ヘッド１、１’を往復移動させる移動機構４０と、液体噴射ヘッド１、１’に液体を供給し、液体噴射ヘッド１、１’から液体を排出する流路部３５、３５’と、流路部３５、３５’に連通する液体ポンプ３３、３３’及び液体タンク３４、３４’とを備えている。各液体噴射ヘッド１、１’は、第四実施形態において説明した液体噴射ヘッドを使用している。流路部３５、３５’に液体を供給する液体ポンプ３３、３３’を備えている。液体噴射ヘッド１、１’の圧電プレート２は、吐出溝とダミー溝が交互に配列し、いずれかのダミー溝は切替手段により圧力検出溝として機能する。そして、圧力検出部は圧力検出溝に隣接する吐出溝に充填される液体の圧力情報を生成し、制御部はこの圧力情報に基づいて液体ポンプ３３、３３’の送液量を制御して、吐出溝の液体を適正な圧力に制御する。

液体噴射装置３０は、紙等の被記録媒体４４を主走査方向に搬送する一対の搬送手段４１、４２と、被記録媒体４４に液体を吐出する液体噴射ヘッド１、１’と、液体噴射ヘッド１、１’を載置するキャリッジユニット４３と、液体タンク３４、３４’に貯留した液体を流路部３５、３５’に押圧して供給する液体ポンプ３３、３３’と、液体噴射ヘッド１、１’を主走査方向と直交する副走査方向に走査する移動機構４０とを備えている。図示しない制御部は液体噴射ヘッド１、１’、移動機構４０、搬送手段４１、４２を制御して駆動する。

一対の搬送手段４１、４２は副走査方向に延び、ローラ面を接触しながら回転するグリッドローラとピンチローラを備えている。図示しないモータによりグリッドローラとピンチローラを軸周りに移転させてローラ間に挟み込んだ被記録媒体４４を主走査方向に搬送する。移動機構４０は、副走査方向に延びた一対のガイドレール３６、３７と、一対のガイドレール３６、３７に沿って摺動可能なキャリッジユニット４３と、キャリッジユニット４３を連結し副走査方向に移動させる無端ベルト３８と、この無端ベルト３８を図示しないプーリを介して周回させるモータ３９を備えている。

キャリッジユニット４３は、複数の液体噴射ヘッド１、１’を載置し、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４種類の液滴を吐出する。液体タンク３４、３４’は対応する色の液体を貯留し、液体ポンプ３３、３３’、流路部３５、３５’を介して液体噴射ヘッド１、１’に供給する。各液体噴射ヘッド１、１’は駆動信号に応じて各色の液滴を吐出する。液体噴射ヘッド１、１’から液体を吐出させるタイミング、キャリッジユニット４３を駆動するモータ３９の回転及び被記録媒体４４の搬送速度を制御することにより、被記録媒体４４上に任意のパターンを記録することできる。

なお、本実施形態は、移動機構４０がキャリッジユニット４３と被記録媒体４４を移動させて記録する液体噴射装置３０であるが、これに代えて、キャリッジユニットを固定し、移動機構が被記録媒体を２次元的に移動させて記録する液体噴射装置であってもよい。つまり、移動機構は液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させるものであればよい。

１ 液体噴射ヘッド
２ 圧電プレート
３、３ａ〜３ｆ 吐出溝
４、４ａ〜４ｄ ダミー溝
５、５ａ、５ｂ 圧力検出溝
６、６ａ、６ｂ 圧力検出電極
７ 圧力検出部
８ 駆動部
９ 駆動電極
１０ 電圧検出回路
１１ パルス発生器
１２ ノズルプレート
１３ カバープレート
１４ 液体供給室
１６ 切替手段
１７ コモン電極
１８ アクティブ電極
Ｔ、Ｔａ〜Ｔｆ、Ｔｘ、Ｔｙ 端子、Ｎ ノズル
Ｗ、Ｗａ〜Ｗｅ、Ｗｏ 側壁、Ｒ 抵抗、Ｌ コイル、Ｃ 容量、Ｋ 基準方向

Claims (8)

1. 液体が充填される吐出溝と、前記吐出溝に隣接し、前記吐出溝に充填される液体の圧力を検出する圧力検出溝と、前記圧力検出溝の対向する側面に設置される圧力検出電極と、を有する圧電プレートを備える液体噴射ヘッド。
2. 前記圧力検出電極に検出信号を与えて前記吐出溝に充填される液体の圧力情報を取得する圧力検出部を更に備える請求項１に記載の液体噴射ヘッド。
3. 前記吐出溝は前記圧電プレートの基準方向に複数配列し、
   前記圧力検出溝は、基準方向の両端部に位置する前記吐出溝に隣接して複数設置される請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
4. 前記吐出溝は前記圧電プレートの基準方向に複数配列し、
   前記圧力検出溝は、基準方向に配列する前記吐出溝の間に設置される請求項１又は２に記載の液体噴射ヘッド。
5. 前記圧電プレートは、基準方向に前記吐出溝と交互に配列し、液体が充填されないダミー溝を有し、
   いずれかの前記ダミー溝を前記圧力検出溝として機能させる切替手段を備える請求項１〜４のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
6. 前記圧電プレートは、前記吐出溝の対向する側面に設置されるコモン電極と、前記ダミー溝の対向する側面に設置されるアクティブ電極とを有し、
   前記コモン電極と前記アクティブ電極の間に駆動信号を供給する駆動部を更に含み、
   前記切替手段は、いずれかの前記ダミー溝の前記アクティブ電極と前記駆動部との電気的接続を前記アクティブ電極と前記圧力検出部との電気的接続に切替え、前記アクティブ電極を前記圧力検出電極として機能させる請求項５に記載の液体噴射ヘッド。
7. 前記圧力検出溝は大気と連通する請求項１〜６のいずれか一項に記載の液体噴射ヘッド。
8. 請求項１に記載の液体噴射ヘッドと、
   前記液体噴射ヘッドと被記録媒体とを相対的に移動させる移動機構と、
   前記液体噴射ヘッドに液体を供給する液体供給管と、
   前記液体供給管に前記液体を供給する液体タンクと、を備える液体噴射装置。

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